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高粱米粒中主要养分含量：粗脂肪3%、粗蛋白8―11%、粗纤维2―3%、淀粉65―70%。蛋白质在高粱米粒中的含量一般是9―11%，其中约有0.28%的赖氨酸，0.11%的蛋氨酸，0.18%的胱氨酸，0.10%的色氨酸，0.37%的精氨酸，0.24%的组氨酸，1.42%的亮氨酸，0.56%的异亮氨酸，0.48%的丙氨酸，0.30%的苏氨酸，0.58%的缬氨酸。高粱子粒中亮氨酸和缬氨酸的含量略高于玉米，而精氨酸的含量又略低于玉米。其他各种氨基酸的含量与玉米大致相等。高粱糠中粗蛋白质含量达10%左右，在鲜高粱酒糟中为9.3%，在鲜高粱醋渣中是8.5%左右。高梁秆及高粱壳的蛋白质含量较少，分别为3.2%及2.2%左右。
脂肪含量3%，略低于玉米，脂肪酸中饱和脂肪酸也略高，所以脂肪熔点也略高些。亚油酸含量也较玉米稍低。高粱加工的副产品中粗脂肪含量较高。风干高粱糠的粗脂肪含量为9.5%左右，鲜高粱糠为8.6%左右。酒糟和醋渣中分别为4.2%和3.5%。子粒中粗脂肪的含量较少，仅为3.6%左右，高粱秆和高粱壳中含量也较少。
高粱所含的矿物质中钙、磷含量与玉米相当，磷约40―70%，为植酸磷。维生素中B1、B6含量与玉米相同，泛酸、烟酸、生物素含量多于玉米，但烟酸和生物素的利用率低。据中央卫生研究院（1957）分析，每千克高粱子粒中含有硫胺素，（维生素B）1.4毫克，核黄素（维生素B）0.7毫克，尼克酸6毫克。成熟前的高粱绿叶中粗蛋白质的含量约13.5%，核黄素的含量也较丰富。高粱的子粒和茎叶中都含有一定数量的胡萝卜素。
丹宁属水溶性多酚化合物，也称鞣酸或丹宁酸。丹宁具有强烈的苦涩味，影响适口性；丹宁能与蛋白质和消化酶结合，影响蛋白质和氨基酸的利用率。
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